JPH07329558A - 車両用空気調和装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 冷凍サイクル４の高圧カット制御による冷媒
圧縮機１１の断続運転を抑えて作動油サイクル５の油圧
モータのトルク変動を小さくして特殊自動車の運転性や
特殊自動車の油圧機器による土木建設の作業性の悪化を
防止する特殊自動車用空気調和装置１を提供する。 【構成】 暖房モード時に内気温度と設定温度とを比較
して、この比較結果に基づいて車室内の暖房負荷を求め
る。そして、車室内の暖房負荷が大きく高い暖房能力が
必要な場合は作動油の熱量を冷媒油熱交換器１７で吸熱
する油熱源サイクルで冷凍サイクル４を運転する。逆
に、車室内の暖房負荷が小さく高い暖房能力が必要のな
い場合はダクト２内に吸い込まれる空気の熱量を冷媒蒸
発器１８で吸熱する空気熱源サイクルで冷凍サイクル４
を運転する。これにより、中間期や室温安定域における
冷凍サイクル４の高圧側圧力の上昇が抑えられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、車両を運転する際に
発熱する熱媒体の熱量を冷媒に吸熱させて車室内の暖房
を行うようにした車両用空気調和装置に関するもので、
とくに熱媒体として油圧モータ等の油圧機器に油圧を供
給するための作動油を暖房用熱源に利用した特殊自動車
用空気調和装置に係わる。

【０００２】

【従来の技術】従来より、車室内を暖房する場合に、車
両に搭載された油圧モータ等の油圧機器に油圧を供給す
るための作動油を暖房用熱源として利用するようにした
車両用空気調和装置（例えば特開平２−１５４９５４号
公報に記載の技術）が知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この従来の技術は、
春、秋などの中間期における暖房運転時においては、暖
房能力が過剰となり、冷凍サイクルの高圧側圧力が上昇
し易く、冷媒圧縮機の仕事量が増大するという不具合が
ある。

【０００４】また、冷凍サイクルの高圧側圧力制御、所
謂高圧カット制御を行うものでは、冷凍サイクルの高圧
側圧力が頻繁に設定値以上に上昇するため、冷媒圧縮機
の頻繁な断続運転による駆動源のトルク変動によって車
両の運転性および作業性が悪化するという不具合もあ
る。

【０００５】これらの不具合を解消する目的で、油熱源
経路を２系統持つ冷媒蒸発器を利用し、油熱源経路を電
磁弁にて切り替えるようにして、作動油から冷媒が吸熱
する吸熱量を制御するようにした技術（例えば特開平２
−２０４１１８号公報に記載の技術）が存在するが、作
動油回路が複雑化することにより組付作業性が悪く製品
コストを上昇させるという不具合がある。

【０００６】請求項１の発明の目的は、冷凍サイクルの
高圧側圧力の過上昇による冷媒圧縮機の仕事量の増大化
を防止し、且つ熱媒体サイクルを単純化することにより
製品コストを低減できる車両用空気調和装置を提供する
ことにある。請求項２の発明の目的は、冷凍サイクルの
高圧側圧力制御による冷媒圧縮機の断続運転を抑えて駆
動源のトルク変動を小さくして、車両の運転性および作
業性の悪化を防止する車両用空気調和装置を提供するこ
とにある。請求項２の発明および請求項４の発明の目的
は、基本的な冷凍サイクルの構成を変更することなく、
冷凍サイクルの高圧側圧力制御による冷媒圧縮機の過剰
な断続運転を抑えることができる車両用空気調和装置を
提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、車室
内へ空気を送るためのダクトと、このダクトを介して車
室内へ送風する送風機と、圧縮した冷媒を吐出する冷媒
圧縮機、この冷媒圧縮機より流入した冷媒を、前記ダク
ト内を流れる空気と熱交換させて凝縮させる室内熱交換
器、この室内熱交換器より流入した冷媒を、車両を運転
する際に発熱する熱媒体と熱交換させて蒸発させる第１
の熱交換器、前記室内熱交換器より流入した冷媒を、空
気と熱交換させて蒸発させる第２の熱交換器、前記冷媒
圧縮機より吐出された冷媒を、前記室内熱交換器、前記
第１の熱交換器の順に循環させる第１の冷媒経路、前記
冷媒圧縮機より吐出された冷媒を、前記室内熱交換器、
前記第２の熱交換器の順に循環させる第２の冷媒経路、
前記第１の冷媒経路と前記第２の冷媒経路とを切り替え
る経路切替手段を有する冷凍サイクルと、前記第１の熱
交換器に熱媒体を循環させる熱媒体サイクルと、車室内
の暖房負荷を検出する暖房負荷検出手段を有し、この暖
房負荷検出手段で検出された車室内の暖房負荷が大きい
時に前記第１の冷媒経路へ切り替えるように前記経路切
替手段を制御し、且つ前記暖房負荷検出手段で検出され
た車室内の暖房負荷が小さい時に前記第２の冷媒経路へ
切り替えるように前記経路切替手段を制御する制御手段
とを備えた技術手段を採用した。

【０００８】なお、前記冷媒圧縮機とこの冷媒圧縮機を
回転駆動する駆動源との連結状態を断続する係脱手段を
備え、前記制御手段は、前記冷凍サイクルの高圧側圧力
を検出する冷媒圧力検出手段を有し、この冷媒圧力検出
手段で検出された前記冷凍サイクルの高圧側圧力に基づ
いて前記係脱手段を制御する技術手段を採用しても良
い。また、前記暖房負荷検出手段は、車室内の温度を所
望の温度に設定する温度設定手段、および車室内の温度
を検出する内気温度検出手段よりなり、前記制御手段
は、前記温度設定手段で設定された設定温度と前記内気
温度検出手段で検出された内気温度との温度差に基づい
て前記経路切替手段を制御する技術手段を採用しても良
い。さらに、前記第２の熱交換器は、前記室内熱交換器
よりコアサイズが小さく、前記ダクト内の前記室内熱交
換器より上流側に設置され、前記ダクト内を流れる空気
を冷媒と熱交換させて除湿する技術手段を採用しても良
い。

【０００９】

【作用】請求項１の発明によれば、暖房負荷検出手段で
検出された車室内の暖房負荷が大きい場合は、第１の冷
媒経路へ切り替えるように経路切替手段を制御すること
により、冷媒圧縮機より吐出された冷媒が室内熱交換器
に流入して、ダクト内を流れる空気を冷媒の凝縮熱によ
り加熱して車室内の暖房がなされる。そして、室内熱交
換器より第１の熱交換器に流入した冷媒は、第１の熱交
換器を通過する際に熱媒体より高温の暖房エネルギーを
吸熱することにより、冬期においても充分な暖房が可能
となる。

【００１０】また、検出手段で検出された車室内の暖房
負荷が小さい場合は、第２の冷媒経路へ切り替えるよう
に経路切替手段を制御することにより、冷媒圧縮機より
吐出された冷媒が室内熱交換器に流入して、ダクト内を
流れる空気を冷媒の凝縮熱により加熱して車室内の暖房
がなされる。そして、室内熱交換器より第２の熱交換器
に流入した冷媒は、第２の熱交換器を通過する際に空気
より吸熱することにより、春、秋などの中間期において
車室内の暖房能力が過剰となることはない。これによ
り、熱媒体サイクルを複雑化することなく、冷凍サイク
ルの高圧側圧力の過上昇が抑制される。

【００１１】

【実施例】

〔実施例の構成〕次に、この発明の車両用空気調和装置
を、土木建設作業に利用する特殊自動車用空気調和装置
に適用した実施例に基づいて説明する。図１は特殊自動
車用空気調和装置の全体構造を示した図である。

【００１２】この実施例の特殊自動車用空気調和装置１
は、例えば油圧機器を備えたクレーン車、ブルドーザ、
ロードローラ等の特殊自動車や自走が可能な特殊作業用
機械に搭載されている。特殊自動車用空気調和装置１
は、ダクト２、室内ファン３、冷凍サイクル４、作動油
サイクル５および電子制御装置（以下ＥＣＵと呼ぶ）６
等から構成されている。

【００１３】ダクト２の最も上流側は、内外気切替箱を
構成する部分で、内気導入口７および外気導入口８を有
している。また、内気導入口７および外気導入口８の内
側には、内外気切替ドア９が回動自在に取り付けられて
いる。この内外気切替ドア９は、サーボモータ等のアク
チュエータ２９により駆動される。

【００１４】また、ダクト２の最も下流側は、吹出口切
替箱を構成する部分で、デフ吹出口、フェイス吹出口お
よびフット吹出口等の車室内吹出口（図示せず）が設け
られている。また、各吹出口の内側にはモード切替ドア
（図示せず）が回動自在に取り付けられている。モード
切替ドアは、サーボモータ等のアクチュエータ（図示せ
ず）により駆動される。

【００１５】室内ファン３は、本発明の送風機であっ
て、ダクト２内に回転自在に支持され、室内ファンモー
タ１０により回転速度が制御されるもので、内気導入口
７または外気導入口８のいずれか開かれた導入口から車
室内空気（以下内気と略す）または車室外空気（以下外
気と略す）を吸引して車室内へ送風する。

【００１６】冷凍サイクル４は、所謂アキュームレータ
サイクルであって、冷媒圧縮機１１、室内熱交換器１
２、暖房用減圧手段１３、冷房用減圧手段１４、除湿用
減圧手段１５、室外熱交換器１６、冷媒油熱交換器１
７、冷媒蒸発器１８、アキュームレータ１９、四方弁２
０、電磁弁２１、２２、逆止弁２３およびこれらを接続
する冷媒配管等から構成されている。

【００１７】冷媒圧縮機１１は、ベルト（図示せず）や
電磁クラッチ２４（図２参照）を介して油圧モータ等の
駆動源（図示せず）の回転動力が伝達されることにより
回転駆動されると、吸入口より吸入した冷媒を圧縮して
吐出口より吐出する。電磁クラッチ２４は、本発明の係
脱手段であって、ＥＣＵ６により通電（オン）および通
電停止（オフ）される。この電磁クラッチ２４は、通電
されると冷媒圧縮機１１と駆動源とを駆動連結し、通電
停止されると冷媒圧縮機１１と駆動源との駆動連結を遮
断する。

【００１８】室内熱交換器１２は、ダクト２内に設置さ
れ、暖房モード時および除湿暖房モード時に冷媒圧縮機
１１の吐出口より吐出された冷媒を空気と熱交換させて
凝縮液化させる冷媒凝縮器として働き、冷房モード時に
冷房用減圧手段１４より流入した冷媒を空気と熱交換さ
せて蒸発気化させる冷媒蒸発器として働く。したがっ
て、室内熱交換器１２は、暖房モード時および除湿暖房
モード時にダクト２内を流れる空気を加熱する空気加熱
器（空気加熱手段）として働き、冷房モード時にダクト
２内を流れる空気を冷却する空気冷却器（空気冷却手
段）として働く。

【００１９】暖房用減圧手段１３、冷房用減圧手段１４
および除湿用減圧手段１５は、キャピラリチューブ、オ
リフィス、膨張弁等よりなり、内部を流れる冷媒を減圧
して気液二相状態の冷媒にする。なお、暖房用減圧手段
１３は暖房モードの油熱源サイクル時に作用し、冷房用
減圧手段１４は冷房モード時に作用し、除湿用減圧手段
１５は暖房モードの空気熱源サイクル時および除湿暖房
モード時に作用する。

【００２０】室外熱交換器１６は、ダクト２の外、例え
ば特殊自動車の走行風を受け易い場所に設置されてい
る。この室外熱交換器１６は、冷房モード時に冷媒油熱
交換器１７より流入した冷媒を室外ファン２５により吹
き付けられる外気と熱交換させて凝縮液化させる冷媒凝
縮器として働く。室外ファン２５は、室外ファンモータ
２６により回転速度が制御されるもので、室外熱交換器
１６に冷却風を送風する。

【００２１】冷媒油熱交換器１７は、本発明の第１の熱
交換器であって、ダクト２の外に設置され、作動油が流
入するシェル２７、およびこのシェル２７内に螺旋状ま
たは波形状に収容され、内部を冷媒が流れるチューブ２
８よりなる。冷媒油熱交換器１７は、暖房モードの油熱
源サイクル時に暖房用減圧手段１３より流入した冷媒を
高温の作動油と熱交換させて蒸発気化させる冷媒蒸発器
として働く。なお、冷房モード時には、冷媒油熱交換器
１７に冷媒圧縮機１１の吐出口より吐出された冷媒が通
過するが、高温の作動油とあまり熱交換しない。

【００２２】冷媒蒸発器１８は、本発明の第２の熱交換
器であって、ダクト２内の室内熱交換器１２の上流側に
設置され、室内熱交換器１２よりコアサイズが小さい。
この冷媒蒸発器１８は、暖房モードの空気熱源サイクル
時および除湿暖房モード時に除湿用減圧手段１５より流
入した冷媒を空気と熱交換させて蒸発気化させる冷媒蒸
発器として働く。したがって、冷媒蒸発器１８は、除湿
暖房モード時にダクト２内を流れる空気を除湿する除湿
器（除湿手段）として働く。

【００２３】アキュームレータ１９は、内部に流入した
冷媒を液冷媒とガス冷媒とに分離してガス冷媒のみ冷媒
圧縮機１１に供給する気液分離器として働く。なお、気
液分離器として、レシーバを使用しても良い。この場
合、レシーバの接続場所は、冷房モード時は室外熱交換
器１６の出口と冷房用減圧手段１４の入口との間に接続
し、暖房モード時または除湿暖房モード時は室内熱交換
器１２の出口と暖房用減圧手段１３の入口または除湿用
減圧手段１５の入口との間に接続すると良い。

【００２４】四方弁２０および電磁弁２１、２２は、本
発明の経路切替手段であって、ＥＣＵ６の出力信号に基
づいて冷房用経路、暖房用経路および除湿暖房用経路を
選択的に切り替えるものである。四方弁２０は、通電さ
れると暖房位置（図示実線位置）に切り替えられ、通電
停止されると冷房位置（図示破線位置）に切り替えられ
る。電磁弁２１、２２は、通電されると開弁し、通電停
止されると閉弁する。なお、逆止弁２３は、冷媒の逆流
を防止する弁である。

【００２５】ここで、冷房用経路は、図１に矢印Ｃで示
したように、冷媒圧縮機１１の吐出口より吐出した冷媒
を、四方弁２０→冷媒油熱交換器１７のチューブ２８
（ほぼ流路として働く）→室外熱交換器１６→冷房用減
圧手段１４→電磁弁２１→室内熱交換器１２→四方弁２
０→アキュームレータ１９を通って冷媒圧縮機１１の吸
入口に帰還させる経路である。

【００２６】また、暖房用経路は、図１に矢印Ｈで示し
たように、冷媒圧縮機１１の吐出口より吐出した冷媒
を、四方弁２０→室内熱交換器１２→電磁弁２１→暖房
用減圧手段１３→室外熱交換器１６（ほぼ流路として働
く）→冷媒油熱交換器１７のチューブ２８→四方弁２０
→アキュームレータ１９を通って冷媒圧縮機１１の吸入
口に帰還させる経路である。この経路は、暖房モード時
には、第１の経路（油熱源経路＝油熱源サイクル）を構
成する。

【００２７】そして、除湿暖房用経路は、図１に矢印Ｄ
で示したように、冷媒圧縮機１１の吐出口より吐出した
冷媒を、四方弁２０→室内熱交換器１２→電磁弁２２→
除湿用減圧手段１５→冷媒蒸発器１８→逆止弁２３→ア
キュームレータ１９を通って冷媒圧縮機１１の吸入口に
帰還させる経路である。この経路は、暖房モード時に
は、第２の経路（空気熱源経路＝空気熱源サイクル）を
構成する。

【００２８】作動油サイクル５は、本発明の熱媒体サイ
クルであって、冷媒油熱交換器１７、油圧モータ、油圧
ポンプ、オイルパン等の油圧機器（図示せず）に油圧を
供給するための作動油が循環する回路で、特殊自動車の
走行時または土木建設作業時に最大の暖房能力が得られ
るように作動油の油温を制御する油温昇温装置（図示せ
ず）を備えている。

【００２９】図２は特殊自動車用空気調和装置１のＥＣ
Ｕ６を示した図である。ＥＣＵ６は、本発明の制御手段
であって、中央演算処理装置（ＣＰＵ）、ＲＯＭ、ＲＡ
Ｍ、Ａ／Ｄ変換器等を持ち、それ自体は周知のものであ
る。また、ＥＣＵ６は、車載電源（バッテリ）３０より
電力が供給されることにより作動する。

【００３０】ＥＣＵ６は、内気温度センサ３１、外気温
度センサ３２、冷媒圧力スイッチ３３、フロストセンサ
３４、室温設定ダイヤル３５、運転モード設定ダイヤル
３６および風量設定ダイヤル３７より入力した入力信号
と予めインプットされた制御プログラムに基づいて、室
内ファン３の室内ファンモータ１０、四方弁２０、電磁
弁２１、２２、室外ファン２５の室外ファンモータ２
６、内外気切替ドア９のアクチュエータ２９、リレーコ
イル３８等のモード状態を制御する。なお、リレーコイ
ル３８は、通電されると、冷媒圧縮機１１の電磁クラッ
チ２４に直列接続されたリレースイッチ３９を閉成す
る。

【００３１】内気温度センサ３１は、本発明の暖房負荷
検出手段、内気温度検出手段であって、例えばサーミス
タ等の感温素子が利用され、ダクト２内に吸い込まれる
内気温度（内気温）を検出する。外気温度センサ３２
は、例えばサーミスタ等の感温素子が利用され、ダクト
２内に吸い込まれる外気温度（外気温）を検出する。

【００３２】冷媒圧力スイッチ３３は、本発明の冷媒圧
力検出手段であって、冷媒圧縮機１１の吐出口と四方弁
２０との間の冷媒配管内の冷媒の圧力（高圧側圧力＝凝
縮圧力）を検出するもので、冷凍サイクル４の高圧側圧
力が設定圧力（例えば２８ｋｇ／ｃｍ² ）以上に上昇し
た際に冷媒圧縮機１１の停止信号をＥＣＵ６に出力す
る。フロストセンサ３４は、例えばサーミスタ等の感温
素子が利用され、除湿暖房モード時に冷媒蒸発器１８の
出口空気温度を検出する。

【００３３】室温設定ダイヤル３５は、本発明の暖房負
荷検出手段、温度設定手段であって、特殊自動車の車室
内に設置された操作パネル４０に設けられ、車室内の温
度を所望の温度に連続的または段階的に設定するもので
ある。なお、室温設定ダイヤル３５の代わりに、タッチ
式の温度設定スイッチやレバー式の温度調整レバーなど
を利用しても良い。

【００３４】運転モード設定ダイヤル３６は、操作パネ
ル４０に設けられ、冷房モード、暖房モードまたは除湿
暖房モード等の各運転モードを設定する運転モード設定
手段である。風量設定ダイヤル３７は、操作パネル４０
に設けられ、室内ファン３の風量を強風（Ｈｉ）、中風
（Ｍｅ）、弱風（Ｌｏ）、オフ（ＯＦＦ）等の各設定状
態を設定する風量設定手段である。なお、運転モード設
定ダイヤル３６、風量設定ダイヤル３７の代わりに、タ
ッチスイッチやレバーなどを利用しても良い。また、運
転モードの選択や室内ファン３の風量の設定は、例えば
フルオートエアコンのように、車室内の冷房負荷または
暖房負荷をセンサにより検出して、その信号に応じて自
動的に制御するようにしても良い。

【００３５】ここで、ＥＣＵ６の暖房モード時における
暖房能力制御について説明する。ＥＣＵ６は、乗員が運
転モード設定ダイヤル３５で暖房モードを選択すると、
車室内の暖房負荷を検出するための一例として、内気温
度センサ３１で検出された内気温度Ｔｒと室温設定ダイ
ヤル３４で設定された設定温度Ｔｓとを比較する。そし
て、この比較結果に基づいて、冷媒圧縮機１１の電磁ク
ラッチ２４、電磁弁２１、２２を通電制御して油熱源サ
イクル、空気熱源サイクルおよびＯＦＦに切り替える。

【００３６】具体的には、空気熱源サイクルが実行され
ている時、図３のグラフに示したように、内気温度Ｔｒ
が低温側設定温度ＴｓＬ（＝Ｔｓ−１℃）以下に低下し
た場合には、電磁弁２１を開弁（オン）、電磁弁２２を
閉弁（オフ）、冷媒圧縮機１１の電磁クラッチ２４をオ
ンして油熱源サイクルに自動的に切り替える。また、油
熱源サイクルが実行されている時、図３のグラフに示し
たように、内気温度Ｔｒが設定温度Ｔｓ以上に上昇した
場合には、電磁弁２１を閉弁（オフ）、電磁弁２２を開
弁（オン）、冷媒圧縮機１１の電磁クラッチ２４をオン
して空気熱源サイクルに自動的に切り替える。

【００３７】そして、空気熱源サイクルが実行されてい
る時、図３のグラフに示したように、内気温度Ｔｒが高
温側設定温度ＴｓＨ（＝Ｔｓ＋１℃）以上に上昇した場
合には、電磁弁２１を閉弁（オフ）、電磁弁２２を閉弁
（オフ）、冷媒圧縮機１１の電磁クラッチ２４をオフし
て暖房モードを中断（ＯＦＦ）する。また、暖房モード
が中断されている時、図３のグラフに示したように、内
気温度Ｔｒが設定温度Ｔｓ以下に低下した場合には、電
磁弁２１を閉弁（オフ）、電磁弁２２を開弁（オン）、
冷媒圧縮機１１の電磁クラッチ２４をオンして空気熱源
サイクルを再開する。

【００３８】なお、この実施例では、電磁弁２１、２２
のハンチングを防止するために、図３のグラフに示した
ように、内気温度Ｔｒと設定温度Ｔｓとの関係にヒステ
リシスを設けたが、内気温度Ｔｒと設定温度Ｔｓとの関
係にヒステリシスを設けなくても良い。

【００３９】次に、ＥＣＵ６の高圧カット制御（高圧側
圧力制御）について説明する。ＥＣＵ６は、冷凍サイク
ル４内の高圧側圧力が異常に高くなると、冷凍機器の故
障、破損につながるため、冷媒圧力スイッチ３３がオフ
（ＯＦＦ）した際に冷媒圧縮機１１の電磁クラッチ２４
を通電停止（ＯＦＦ）する。

【００４０】次に、ＥＣＵ６のフロストカット制御（冷
媒蒸発器１８の除霜制御）について説明する。ＥＣＵ６
は、除湿暖房モード時および暖房モードの空気熱源サイ
クル時に、フロストセンサ３４で検出された冷媒蒸発器
１８の出口空気温度が所定の温度（例えば５℃）以下に
低下した際に冷媒圧縮機１１の電磁クラッチ２４の通電
を停止して運転を中断する。このとき、室内ファン３は
車室内への送風を継続している。

【００４１】〔実施例の作用〕次に、この実施例のＥＣ
Ｕ６の作動を図１ないし図５に基づいて簡単に説明す
る。ここで、図４および図５はＥＣＵ６の基本的な制御
プログラムの一例を示したフローチャートである。図４
および図５のフローチャートは電源が投入されるとスタ
ートする。初めに、室内ファン３がオン（作動中）か否
かを判断する（ステップＳ１）。

【００４２】このステップＳ１の判断結果がＮｏの場合
には、リターンする。但し、冷凍サイクル４の運転中に
室内ファン３がオフされた場合には、電磁弁２１および
電磁弁２２を閉弁し、電磁クラッチ２４の通電を停止し
て冷媒圧縮機１１を運転停止（オフ）した後にリターン
する。また、ステップＳ１の判断結果がＹｅｓの場合に
は、室温設定ダイヤル３５、運転モード設定ダイヤル３
６および風量設定ダイヤル３７等からの設定信号を読み
込む（設定温度入力機能：ステップＳ２）。

【００４３】次に、車室内の空調状態に影響を及ぼす各
物理量を読み込む。すなわち、内気温度センサ３１、外
気温度センサ３２、冷媒圧力スイッチ３３、フロストセ
ンサ３４等からセンサ信号を読み込む（各物理量入力機
能：ステップＳ３）。そして、冷房モードが選択されて
いるか否かを判断する（ステップＳ４）。

【００４４】このステップＳ４の判断結果がＹｅｓの場
合には、すなわち、冷房モードが選択されている場合に
は、四方弁２０を冷房位置に設定し（ステップＳ５）、
室外ファン２５の室外ファンモータ２６を通電（オン）
し（ステップＳ６）、電磁弁２１を開弁し、電磁弁２２
を閉弁する（ステップＳ７）。

【００４５】次に、図５に示したように、冷凍サイクル
４の高圧側圧力が設定圧力（例えば２８ｋｇ／ｃｍ² ）
より低下しているか否かを判断する。すなわち、冷媒圧
力スイッチ３３がオンしているか否かを判断する（異常
高圧判断機能：ステップＳ８）。

【００４６】このステップＳ８の判断結果がＹｅｓの場
合には、電磁クラッチ２４を通電して冷媒圧縮機１１を
運転（オン）する（ステップＳ９）。そして、リターン
する。また、ステップＳ８の判断結果がＮｏの場合に
は、電磁クラッチ２４の通電を停止して冷媒圧縮機１１
を運転停止（オフ）する（ステップＳ１０）。そして、
リターンする。

【００４７】また、ステップＳ４の判断結果がＮｏの場
合には、図４に示したように、四方弁２０を暖房位置に
設定し（ステップＳ１１）、室外ファン２５の室外ファ
ンモータ２６を通電停止（オフ）し（ステップＳ１
２）、暖房モードが選択されているか否かを判断する
（ステップＳ１３）。

【００４８】このステップＳ１３の判断結果がＮｏの場
合には、すなわち、除湿暖房モードが選択されている場
合には、冷媒蒸発器１８に霜が付いた（フロストが発生
している）か否かを判断する。すなわち、フロストセン
サ３４の検出温度が所定の温度（例えば５℃）以下に低
下しているか否かを判断する（フロスト判断機能：ステ
ップＳ１４）。

【００４９】このステップＳ１４の判断結果がＹｅｓの
場合には、ステップＳ１６の判断を行う。また、ステッ
プＳ１４の判断結果がＮｏの場合には、電磁弁２１、２
２を間欠作動させる。例えば電磁弁２２を連続して開弁
しておき、電磁弁２１を２秒間開弁、２８秒間閉弁を繰
り返す（ステップＳ１５）。そして、図５のステップＳ
８の判断を行う。

【００５０】また、ステップＳ１３の判断結果がＹｅｓ
の場合には、すなわち、暖房モードが選択されている場
合には、図５に示したように、車室内の暖房負荷が大き
いか否かを判断する（暖房負荷演算機能：ステップＳ１
６）。

【００５１】具体的には、油熱源サイクルの運転中に
は、内気温度Ｔｒが設定温度Ｔｓ以下に低下している
（Ｔｒ−Ｔｓ＝ΔＴ≦０℃）か否かを判断する。また、
空気熱源サイクルの運転中または暖房モードの中断（Ｏ
ＦＦ）中には、内気温度Ｔｒが低温側設定温度ＴｓＬ
（＝Ｔｓ−１℃）以下に低下している（Ｔｒ−Ｔｓ＝Δ
Ｔ≦−１℃）か否かを判断する。

【００５２】このステップＳ１６の判断結果がＹｅｓの
場合には、油熱源サイクルにより冷凍サイクル４を運転
する。すなわち、電磁弁２１を開弁し、電磁弁２２を閉
弁する（経路切替機能：ステップ１７）。そして、ステ
ップＳ８の判断を行う。また、ステップＳ１６の判断結
果がＮｏの場合には、車室内の暖房が必要か否かを判断
する（暖房負荷演算機能：ステップＳ１８）。

【００５３】具体的には、暖房モードの中断（ＯＦＦ）
中には、内気温度Ｔｒが設定温度Ｔｓ以下に低下してい
る（Ｔｒ−Ｔｓ＝ΔＴ≦０℃）か否かを判断する。ま
た、油熱源サイクルの運転中または空気熱源サイクルの
運転中には、内気温度Ｔｒが高温側設定温度ＴｓＨ（＝
Ｔｓ＋１℃）以下に低下している（Ｔｒ−Ｔｓ＝ΔＴ≦
１℃）か否かを判断する。

【００５４】このステップＳ１８の判断結果がＮｏの場
合には、車室内の暖房が不要なため、電磁弁２１および
電磁弁２２を閉弁し、電磁クラッチ２４の通電を停止し
て冷媒圧縮機１１を運転停止（オフ）することにより、
暖房モードを中断（ＯＦＦ）する（ステップＳ１０）。
また、ステップＳ１８の判断結果がＹｅｓの場合には、
冷媒蒸発器１８に霜が付いた（フロストが発生してい
る）か否かを判断する。すなわち、フロストセンサ３４
の検出温度が所定の温度（例えば５℃）以下に低下して
いるか否かを判断する（フロスト判断機能：ステップＳ
１９）。

【００５５】このステップＳ１９の判断結果がＹｅｓの
場合には、ステップＳ１０の制御を行う。また、ステッ
プＳ１９の判断結果がＮｏの場合には、空気熱源サイク
ルにより冷凍サイクル４を運転する。すなわち、電磁弁
２１を閉弁し、電磁弁２２を開弁する（経路切替機能：
ステップＳ２０）。そして、ステップＳ８の判断を行
う。

【００５６】次に、この実施例の特殊自動車用空気調和
装置１の作動を図１ないし図３に基づいて簡単に説明す
る。

【００５７】（冷房モード時）運転モード設定ダイヤル
３６により冷房モードが選択されると、四方弁２０が冷
房位置に設定され、電磁弁２１が開弁され、電磁弁２２
が閉弁される。したがって、冷媒圧縮機１１の吐出口よ
り吐出された高温、高圧のガス冷媒は、四方弁２０、冷
媒油熱交換器１７のチューブ２８を通って室外熱交換器
１６内に流入する。室外熱交換器１６内に流入したガス
冷媒は、室外ファン２５の回転により吹き付けられる外
気と熱交換して凝縮液化され、冷房用減圧手段１４に流
入する。

【００５８】冷房用減圧手段１４に流入した液冷媒は、
冷房用減圧手段１４を通過する際に減圧され、低温、低
圧の霧状冷媒（気液二相状態の冷媒）となる。霧状冷媒
は、ダクト２内の室内熱交換器１２内に流入して室内フ
ァン３の回転により吹き付けられる空気と熱交換して蒸
発気化される。その後に、冷媒は、四方弁２０を通って
アキュームレータ１９内に流入して気液分離され、ガス
冷媒のみ冷媒圧縮機１１内に吸入される。一方、室内熱
交換器１２にて冷媒の蒸発熱により冷却された空気は、
主にフェイス吹出口より車室内へ吹き出されることによ
り車室内が冷房される。

【００５９】（暖房モード時）運転モード設定ダイヤル
３６により暖房モードが選択されると、四方弁２０が暖
房位置に設定され、室外ファン２５がオフされ、内気温
度センサ３１で検出された内気温度Ｔｒと室温設定ダイ
ヤル３５で設定された設定温度Ｔｓとを比較する。そし
て、この比較結果に基づいて、冷媒圧縮機１１の電磁ク
ラッチ２４、電磁弁２１、２２を通電制御して油熱源サ
イクル、空気熱源サイクルおよびＯＦＦ等の制御状態に
制御する。

【００６０】イ）Ｔｒ−Ｔｓ＝ΔＴ≦０℃の場合 この場合、設定温度Ｔｓに対して内気温度Ｔｒが低いの
で、最大暖房能力が得られるように、電磁弁２１が開弁
され、電磁弁２２が閉弁され、油熱源サイクルに切り替
えられる。

【００６１】したがって、冷媒圧縮機１１の吐出口より
吐出された高温、高圧のガス冷媒は、四方弁２０を通っ
てダクト２内の室内熱交換器１２内に流入する。室内熱
交換器１２内に流入したガス冷媒は、室内ファン３の回
転により吹き付けられる空気と熱交換して凝縮液化され
る。一方、室内熱交換器１２にて冷媒の凝縮熱により加
熱された空気は、主にフット吹出口より車室内へ吹き出
されることにより車室内が暖房される。

【００６２】その後に、暖房用減圧手段１３に流入した
液冷媒は、暖房用減圧手段１３を通過する際に減圧さ
れ、低温、低圧の霧状冷媒（気液二相状態の冷媒）とな
る。霧状冷媒は、室外熱交換器１６を通って冷媒油熱交
換器１７のチューブ２８内に流入する。そして、冷媒油
熱交換器１７のシェル２７内に流入した高温の作動油と
熱交換する。このとき、冷媒は、作動油から高温の暖房
エネルギー（熱量）を吸熱することにより蒸発気化され
る。その後に、高温の暖房エネルギーを吸熱した冷媒
は、四方弁２０を通ってアキュームレータ１９内に流入
して気液分離され、ガス冷媒のみ冷媒圧縮機１１内に吸
入され、室内熱交換器１２で放熱する。

【００６３】ロ）０℃＜ΔＴ≦１℃の場合 この場合、内気温度Ｔｒが設定温度Ｔｓよりも１℃以内
で高いから暖房能力はあまり必要はないので、低い暖房
能力が得られ、消費動力が低く、高圧側圧力の上昇を抑
えるように、電磁弁２１が閉弁され、電磁弁２２が開弁
され、空気熱源サイクルに切り替えられる。

【００６４】したがって、冷媒圧縮機１１の吐出口より
吐出された高温、高圧のガス冷媒は、室内熱交換器１２
までは油熱源サイクルと同様に流れる。そして、室内熱
交換器１２から流出した冷媒は、除湿用減圧手段１５内
に流入する。除湿用減圧手段１５に流入した液冷媒は、
除湿用減圧手段１５を通過する際に減圧され、低温、低
圧の霧状冷媒（気液二相状態の冷媒）となる。霧状冷媒
は、ダクト２内の冷媒蒸発器１８内に流入して、内気と
熱交換して除湿する。

【００６５】このとき、冷媒は、作動油よりも低温の空
気より暖房エネルギー（熱量）を吸熱することにより蒸
発気化される。その後に、低温の暖房エネルギーを吸熱
した冷媒は、四方弁２０を通ってアキュームレータ１９
内に流入して気液分離され、ガス冷媒のみ冷媒圧縮機１
１内に吸入され、室内熱交換器１２で放熱する。

【００６６】この空気熱源サイクルでは、ダクト２内の
冷媒蒸発器１８にて内気を冷却除湿した後に室内熱交換
器１２にて冷却した内気を再度加熱する方式であり、冷
却により吸熱した熱量は冷媒圧縮機１１の仕事分の熱量
を加えて車室内に放熱される。したがって、冷媒圧縮機
１１の仕事分の熱量が車室内に与えられるため、内気温
度は緩やかに上昇する。このとき、フロストセンサ３４
によってフロストが検出された場合は電磁クラッチ２４
をオフして冷媒圧縮機１１の運転を停止する。

【００６７】ハ）Ｔｒ−Ｔｓ＝ΔＴ＞１℃の場合 この場合には、設定温度Ｔｓに対して内気温度Ｔｒが高
いので、車室内の暖房は不要のため、電磁クラッチ２４
をオフして冷媒圧縮機１１の運転を停止する。なお、こ
の領域では、一般に乗員は冷房モードを選択する。

【００６８】（除湿暖房モード時）運転モード設定ダイ
ヤル３６により暖房モードが選択されると、四方弁２０
が暖房位置に設定され、室外ファン２５がオフされ、電
磁弁２１、２２を間欠作動させる。例えば電磁弁２２を
連続して開弁しておき、電磁弁２１を２秒間開弁、２８
秒間閉弁を繰り返す。したがって、暖房モードの空気熱
源サイクルよりも暖房能力が高く、油熱源サイクルより
も暖房能力の低い除湿暖房がなされる。このとき、フロ
ストセンサ３４によってフロストが検出された場合は電
磁クラッチ２４をオフして冷媒圧縮機１１の運転を停止
する。

【００６９】〔実施例の効果〕以上のように、特殊自動
車用空気調和装置１は、暖房モード時に、車室内の暖房
負荷が大きく高い暖房能力が必要な場合は作動油を熱源
とする油熱源サイクルで冷凍サイクル４を運転する。逆
に、車室内の暖房負荷が小さく高い暖房能力が必要のな
い場合はダクト２内に吸い込まれる空気（主に内気）を
熱源とする空気熱源サイクルで冷凍サイクル４を運転す
ることにより、車室内の内気温度を制御している。

【００７０】ここで、油熱源サイクルでは、作動油サイ
クル５の油温昇温装置にて常に最大の暖房能力が得られ
るように作動油の油温が制御されており、ダクト２内に
吸い込まれる空気（主に内気）の温度上昇や室内ファン
３の風量が少ないと、冷凍サイクル４の高圧側圧力が上
昇し、高圧カット制御域に達してしまい、冷媒圧縮機１
１の断続が繰り返されることにより、油圧モータ等の駆
動源のトルク変動が生じ、特殊自動車の運転性（ドライ
バビリティ）や特殊自動車の油圧機器（クレーン等）に
よる土木建設の作業性を悪化させる要因となっていた。

【００７１】それに対し、空気熱源サイクルでは、室内
熱交換器１２より冷媒蒸発器１６のコアサイズが小さ
く、図６のグラフに示したように、ダクト２内に吸い込
まれる空気による熱量で得られる暖房能力は油熱源サイ
クルと比べて小さく、高圧側圧力も油熱源サイクルと比
べて低い。この結果、この実施例のような暖房モード時
の車室内の温度制御により、春や秋などの中間期や車室
内の温度の安定域における冷凍サイクル４の高圧側圧力
が低く抑えられ、高圧カット制御域に到達し難くなり、
冷媒圧縮機１１の断続による不具合を解消することがで
きる。

【００７２】また、冷媒油熱交換器１７のシェル２７内
を複数の油室に区画しておらず、作動油サイクル５のシ
ェル２７内を循環する油熱源流路を１つの入口流路と１
つの出口流路だけの単純なものとすることにより組付作
業性を改善しているので、製品コストを低減することが
できる。

【００７３】〔変形例〕この実施例では、熱媒体として
油圧モータ等の油圧機器に油圧を供給するための作動油
を用いたが、熱媒体としてエンジン冷却水、エンジンオ
イル、トランスミッションオイル、トルクコンバータオ
イル等の温熱源を用いても良い。

【００７４】この実施例では、本発明をクレーン車等の
特殊自動車用空気調和装置１に適用したが、本発明を乗
用車、バス、トラック等の大型車両、ダンプ車、タンク
車、ミキサ車等の特別装備自動車、救急車、宣伝車、冷
凍車、冷蔵車等の特別用途自動車などの車両用空気調和
装置に適用しても良い。

【００７５】この実施例では、冷媒圧縮機１１を油圧モ
ータにより駆動したが、冷媒圧縮機１１を車両に搭載さ
れるエンジンや電動モータにより駆動しても良い。この
実施例では、暖房負荷検出手段として内気温度センサ３
１と室温設定ダイヤル３５とを利用したが、暖房負荷検
出手段として冷媒蒸発器１８の入口温度センサと室温設
定器とを利用しても良い。また、暖房運転の立ち上がり
時には、外気温度センサ３２の出力信号を基にして暖房
負荷を検出しても良い。さらに、日射センサの出力信号
を暖房負荷の補正量として検出しても良い。

【００７６】この実施例では、冷房モード時に冷媒圧縮
機１１より吐出された冷媒を冷媒油熱交換器１７に循環
させたが、冷房モード時に冷媒圧縮機１１より吐出され
た冷媒を冷媒油熱交換器１７より迂回させても良い。ま
た、作動油サイクル５の冷媒油熱交換器１７への油熱源
流路を電磁弁等により遮断しても良い。

【００７７】この実施例では、暖房モードの油熱源サイ
クル時に暖房用減圧手段１３より流出された冷媒を室外
熱交換器１６に循環させたが、暖房モードの油熱源サイ
クル時に暖房用減圧手段１３より流出された冷媒を室外
熱交換器１６より迂回させても良い。また、四方弁２０
を複数の電磁弁等の経路切替手段に変更しても良い。さ
らに、電磁弁２１、２２を三方弁等の経路切替手段に変
更しても良い。

【００７８】

【発明の効果】請求項１の発明は、冷凍サイクルの高圧
側圧力の過上昇による冷媒圧縮機の仕事量の増大化を防
止することができるので、冷凍サイクルの消費動力を低
減することができる。また、熱媒体サイクルを単純化す
ることにより組付作業性を改善することによって製品コ
ストの上昇を抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例に用いた特殊自動車用空気調
和装置の全体構造を示した構成図である。

【図２】図１の特殊自動車用空気調和装置のＥＣＵを示
した電気回路図である。

【図３】暖房モードの各熱源サイクルにおける電磁弁の
開弁状態および冷媒圧縮機の運転状態を示した図であ
る。

【図４】図１の特殊自動車用空気調和装置のＥＣＵの基
本的な制御プログラムの一例を示したフローチャートで
ある。

【図５】図１の特殊自動車用空気調和装置のＥＣＵの基
本的な制御プログラムの一例を示したフローチャートで
ある。

【図６】暖房モードの各熱源サイクルにおける冷凍サイ
クルの高圧側圧力、暖房能力を示したグラフである。

【符号の説明】

１ 特殊自動車用空気調和装置 ２ ダクト ３ 室内ファン（送風機） ４ 冷凍サイクル ５ 作動油サイクル（熱媒体サイクル） ６ ＥＣＵ（制御手段） １１ 冷媒圧縮機 １２ 室内熱交換器 １６ 室外熱交換器 １７ 冷媒油熱交換器（第１の熱交換器） １８ 冷媒蒸発器（第２の熱交換器） ２０ 四方弁（経路切替手段） ２１ 電磁弁（経路切替手段） ２２ 電磁弁（経路切替手段） ２４ 電磁クラッチ（係脱手段） ３１ 内気温度センサ（暖房負荷検出手段、内気温度検
出手段） ３３ 冷媒圧力スイッチ（冷媒圧力検出手段） ３５ 室温設定ダイヤル（暖房負荷検出手段、温度設定
手段）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】（ａ）車室内へ空気を送るためのダクト
   と、 （ｂ）このダクトを介して車室内へ送風する送風機と、 （ｃ）圧縮した冷媒を吐出する冷媒圧縮機、 この冷媒圧縮機より流入した冷媒を、前記ダクト内を流
   れる空気と熱交換させて凝縮させる室内熱交換器、 この室内熱交換器より流入した冷媒を、車両を運転する
   際に発熱する熱媒体と熱交換させて蒸発させる第１の熱
   交換器、 前記室内熱交換器より流入した冷媒を、空気と熱交換さ
   せて蒸発させる第２の熱交換器、 前記冷媒圧縮機より吐出された冷媒を、前記室内熱交換
   器、前記第１の熱交換器の順に循環させる第１の冷媒経
   路、 前記冷媒圧縮機より吐出された冷媒を、前記室内熱交換
   器、前記第２の熱交換器の順に循環させる第２の冷媒経
   路、 前記第１の冷媒経路と前記第２の冷媒経路とを切り替え
   る経路切替手段を有する冷凍サイクルと、 （ｄ）前記第１の熱交換器に熱媒体を循環させる熱媒体
   サイクルと、 （ｅ）車室内の暖房負荷を検出する暖房負荷検出手段を
   有し、 この暖房負荷検出手段で検出された車室内の暖房負荷が
   大きい時に前記第１の冷媒経路へ切り替えるように前記
   経路切替手段を制御し、且つ前記暖房負荷検出手段で検
   出された車室内の暖房負荷が小さい時に前記第２の冷媒
   経路へ切り替えるように前記経路切替手段を制御する制
   御手段とを備えた車両用空気調和装置。
2. 【請求項２】請求項１に記載の車両用空気調和装置にお
   いて、 前記冷媒圧縮機とこの冷媒圧縮機を回転駆動する駆動源
   との連結状態を断続する係脱手段を備え、 前記制御手段は、前記冷凍サイクルの高圧側圧力を検出
   する冷媒圧力検出手段を有し、この冷媒圧力検出手段で
   検出された前記冷凍サイクルの高圧側圧力に基づいて前
   記係脱手段を制御することを特徴とする車両用空気調和
   装置。
3. 【請求項３】請求項１または請求項２に記載の車両用空
   気調和装置において、 前記暖房負荷検出手段は、車室内の温度を所望の温度に
   設定する温度設定手段、および車室内の温度を検出する
   内気温度検出手段よりなり、 前記制御手段は、前記温度設定手段で設定された設定温
   度と前記内気温度検出手段で検出された内気温度との温
   度差に基づいて前記経路切替手段を制御することを特徴
   とする車両用空気調和装置。
4. 【請求項４】請求項１ないし請求項３のいずれかに記載
   の車両用空気調和装置において、 前記第２の熱交換器は、前記室内熱交換器よりコアサイ
   ズが小さく、前記ダクト内の前記室内熱交換器より上流
   側に設置され、前記ダクト内を流れる空気を冷媒と熱交
   換させて除湿することを特徴とする車両用空気調和装
   置。